CC BY
22
Л1тература
1. Братич М.М. Технология нафти i газу / М.М. Братич, О.Б. Гринишин. - Львiв : Вид-во НУ мЛьвiвська полiтехнiкам, 2006. - 260 с.
2. Дизельне паливо. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.nge.ru.
3. Технолог1я первинноТ переробки нафти i газу : метод. вказiвки нафти i газу. - Львiв 2007. - 36 с.
4. Бюпаливо для авто - рятiвне коло для спиртовиюв. Вiдходи виробництва адиmновоi кислоти - головний недолш для довкiлля. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www. zn.kiev.ua/nn/show/445/3 8687
5. Мар1нченко В.О. Технология спирту / В.О. Маршченко, В.А. Домаререцький, П.Л. Шиян, П.С. Циганков. - К. : Вид-во НУХТ, 2003. - 308 с.
6. Технолопчний регламент виробництва етилового спирту з крохмалевмiсноi сировини. - Ч. 1. УКРНДГСПИРТЬЮПРОД. - Кив, 2000. - 84 с.
Кожушко М.И., Лудин А.М. Использование побочных продуктов производства гидролизного спирта
Украина имеет большие возможности в производстве спиртов, одним из способов его получения является гидролизный метод, в результате которого выделяют ряд побочных продуктов, утилизация которых - одна из главных проблем данной отрасли. Одним из путей переработки этих отходов является использования их в качестве добавок к топливу: дизтоплива или бензина. Поэтому рассмотрен способ использования фузели - побочного продукта производства гидролизного спирта из древесных отходов для повышения цетанового индекса дизтоплива и улучшения характера сгорания топлива.
Kozhushko M.I., Ludin A.M. Use of by-product of hydrolyse alcohol manufacture
Ukraine has large possibilities of industrial production of alcohols, one of methods hydrolyzed, as result which is got by the row of side foods utilization of which is one of basic problems of this industry. One of directions of the use these motions there is application of them as additions to the fuels: diesel fuel, petrol. Therefore examine the method of the use of fuzel - by-product of production of the hydrolyzed alcohol from wastes of wood for the increase of methane index of diesel fuel improvement of character of burning of fuel.
УДК 666.972 Доц. Г.Я. Шевчук1, канд. техн. наук; асист. Н.1. Топилко1, канд. техн. наук; доц. О.П. Гнип2, канд. техн. наук; ст. викл. О.В. Омельчук1
ЦЕМЕНТОБЕТОНИ З КОМПЛЕКСНИМИ ДОБАВКАМИ ДЛЯ
ДОРОЖНЬОГО ПОКРИТТЯ
Отримано цементобетони з комплексними добавками модифшуючо! дп для до-рожшх покритпв. Дослщжено 1'хню мщшсть та вивчено експлуатацшш показники в дорожньому та аеродромному будiвництвi.
Постановка проблеми. Шдвищення ефективносл кашталовкладень в дорожне { аеродромне буд1вництво пов'язано з довгов1чшстю (термшом служби) дорожшх та аеродромних покрить, зниженням вартост 1х буд1вниц-тва, рацюнальним та економ1чним, { водночас, науково-обгрунтованим вико-ристанням складових матер1ал1в.
1 НУ "Льв1вська полггехшка";
2 Одеська Академш буд1вництва i архитектуры
Цементобетонне покриття i основи автомобiльних дорiг та аеродромiв належать до одного з найбшьш довговiчних типiв конструкцй (термш служби становить 20-30 рокiв). Довговiчнiсть таких покрить значною мiрою визна-чаеться тим, наскiльки властивостi бетону вщповщають умовам роботи конструкцй. У процес експлуатацй цi покриття шддаються зовнiшнiм впли-вам, якi можна подшити на такi групи: мехатчт та фiзичнi, а також фiзико-хiмiчнi (дiя навколишнього середовища).
Проблема довговiчностi цементобетонних покрить мае комплексний характер, який включае конструктивний, сировинний i технологiчний аспек-ти. Шд час вирiшення ще! проблеми виходять iз взаемозв'язку властивостей компонентiв, складу бетонно! сумiшi i бетону, технолопчних факторiв, експлуатацiйних i клiматичних умов. Тому найбшьш значне мюце займають питання взаемозв'язку "склад - структура - властивостГ' бетонно! сумiшi та бетону [1, 2].
Технолопчш властивост бетонно! сумiшi для дорожнiх покрить по-виннi вiдповiдати механiзованим засобам и ущiльнення i формування. До таких властивостей належать передуЫм зручновкладувашсть, яка вiдображае здатнiсть бетонно! сумiшi до ущiльнення i характеризуеться рухливютю та жорсткiстю. У технологи робгт при будiвництвi цементобетонних покрить i основ широко застосовують хiмiчнi добавки, якi дають змогу спрямовано впливати на процеси структуроутворення цементного каменю i бетону, моди-фжувати структуру бетонно! сумiшi та бетону, покращувати експлуатацiйнi властивостi.
На сучасному еташ розвитку технологiя пiдвищення довговiчностi бе-тонiв нерозривно пов'язана iз зменшенням значень водоцементного вщно-шення внаслiдок використання суперпластифiкаторiв, що веде до отримання високих показниюв мщность Хiмiчна природа суперпластифiкаторiв визна-чае !х водоредукуючий ефект. Так, лiгносульфонати технiчнi забезпечують водоредукуючий ефект 5-15 %, полiакрилати - 20-30 % i полiкарбоксилати -25-40 % [3-5]. Таким чином, використання комплексних хiмiчних добавок на основi полшарбоксила^в дасть змогу реалiзувати ефект незалежност вiд хь мiко-мiнералогiчного складу цементу i певною мiрою вiд складу бетонно! су-мiшi. Разом з тим, застосування комплексно! добавки може давати i значну економiчну вигоду.
Мета дослщжень. Отримання цементобетонiв з комплексними добавками для будiвництва дорожшх конструкцiй з покращеними фiзико-механiч-ними характеристиками дорожнiх покриттiв.
Результати дослщжень. Бетон - це довговiчний матерiал, його влас-тивостi (щшьшсть, мiцнiсть, морозостiйкiсть i т.д.) можна змшювати пiд час виготовлення та отримувати матерiал iз заданими характеристиками. До таких матерiалiв i належить високофункцiональний бетон, який характеризуеться шдвищеною економiчнiстю, довговiчнiстю за достатньо високих по-казникiв мщность Виготовлення цих бетонiв потребуе застосування високо-якiсних добавок модифжуючо! дй. До них належать i суперпластифiкатори
третього поколшня Sika Visco Crete та Sika Mix Plus на основу так званих, po3raaTOBa4ÎB води. Цi добавки вiдрiзняються дуже невеликими дозування-ми внаслщок значного ефекту ди. Одержувана композищя матерiалiв на ос-новi сучасних полiмерiв, дае змогу отримати необхщний ефект з рiзними видами цеменлв i заповнювачiв, тому ïx можна застосовувати для бетошв рiз-них класiв за мщшстю в дорожньому i мостовому будiвництвi. Саме такий цементобетон можна рекомендувати як альтернативу асфальтобетону для бу-дiвництва дорожнix конструкцiй i, зокрема, злiтно-посадковоï смуги чи вер-таштних майданчикiв. Якщо цементобетон з xiмiчними добавками викорис-товуеться для ^eï мети, то шар бетону одночасно сприймае значне наванта-ження та шддаеться стиранню. Щоб вiдповiдати цим вимогам, проектований бетон мае володгги такими властивостями: висока мщшсть на згин i стиск; стшюсть до поперемшного замерзання/вiдтавання; достатнiй опiр ковзанню; низьке стирання. Склад бетонноï сумiшi е визначальним фактором у дотри-маннi цих вимог.
У цш роботi використано портландцементи М500 рiзниx заводiв-ви-робникiв та рiзного мшерального складу (ПЦ I 500 i ПЦ П/А-Ш 500). Запов-нювачами слугували щебiнь гранiтний фр 5-10 i 10-20, а також шсок кварцо-вий з модулем зернистост 1,3. Вiдомо [6], що для дорожшх бетошв важли-вою характеристикою е морозостшюсть. Бетоннi сумiшi для влаштування цементобетонних покрить характеризуются об'емом захопленого повiтря, яке формуе в бетош систему умовно-замкнених пор, що забезпечуе його морозостшюсть. Об'ем захопленого повггря в бетоннш сумiшi для одношарових i верхнього шару двошарових покрить мае становити 5-6 %, для нижнього шару двошарових покрить - 3,5-4,5 %. Тому виникае необхщшсть застосування повггрозахоплюючих добавок, додатковим ефектом вщ використання яких е пластифжащя бетонноï сумiшi, пiдвищення марки бетону за водонепроник-нiстю. Пiд час експерименту як таку добавку застосовано повггрозахоплю-ючу добавку Sika Mix Plus.
Шд час експерименту цементобетони отримували з бетонних сумшей рiзниx складiв, як з комплексними добавками, так i без них. Добавку Sika Visco Crete вводили в кшькост 0,2; 0,6 i 1,0 % маси цементу, а Sika Mix Plus - в кшькост 0,1 % маси цементу до вЫх складiв бетошв. Комплексну добавку вводили з водою замшування до вЫх складiв бетонно!" сумшь За ета-лон прийнято цементобетон без добавки. Кшьюсть портландцементу у вЫх складах була постiйною i становила 400 кг/м . Приготоваш бетонш сумiшi за осадкою конуса належать до малорухливих (Р=1-4 см). Результати випробу-вань бетонiв на мщшсть та вплив комплексних добавок на водоцементне вщ-ношення i пластичшсть бетонно1' сумiшi наведенi в табл. 1.
Як свщчать даш табл. 1, руxливiсть бетонно1' сумiшi всix складiв становила вщ 2 до 4 см, тому потребувала вiбрування на вiбростолi. Водоцементне вщношення (В/Ц) змiнювалось вщ 0,35 до 0,40 залежно вщ кiлькостi добавки i виду цементу. 1з збiльшенням кiлькостi комплексно:' добавки до 1,0 % маси цементу В/Ц знижувалось на 15-17 %, бшьшою мiрою пластифiкуючий ефект проявляеться на ПЦ I 500.
Табл. 1. Мщшсть цементобетону з комплексними добавками (витрата цементу М 500-400 кг/м , добавка Sika Mix Plus — 0,1 %, зразки - куби 10x10x10 см)
J3 £ Вид портлан- Кшьшсть добавки, % маси цементу В/Ц РК, мм Мщшсть на стиск, МПа, через, д1б
Sika Visco Crete 2 3 7 28
1 2 дцементу in нч ^ с - 0,40 3,0 10,0 13,1 21,8 40,1
0,2 0,37 4,0 12,5 16,4 21,7 42,6
3 0,6 0,35 4,0 16,2 20,6 26,1 47,5
4 1,0 0,34 3,5 17,5 22,5 29,8 52,4
5 ПЦ II/А-Ш 500 - 0,40 2,5 6,5 9,1 13,2 30,0
6 0,2 0,39 2,0 7,0 14,3 17,2 34,1
7 0,6 0,37 3,0 9,5 17,8 20,4 38,9
8 1,0 0,35 3,5 11,3 19,2 21,5 40,6
Мщшсть на стиск еталонних зразюв бетону без добавки на ПЦ I 500 становила 10,0 МПа i 6,5 МПа - на ПЦ II/А-Ш 500 через дв1 доби твер-днення, а у вщ1 28 д1б - 40,1 МПа та 29,0 МПа вщповщно (табл. 1). У раз1 вве-дення добавки Sika Visco Crete до ПЦ I 500 в кшькосл 0,2 % мщшсть через двi доби зростае до 12,5 МПа; 0,6 %% добавки - до 16,2 МПа та до 17,5 МПа -за 1,0 %о добавки, що на 2,5-7,5 МПа бшьше, порiвняно Í3 бетоном без добавки. Через три доби спостер^аеться подальше зростання мщност в 1,3-1,7 ра-зiв. На сьому добу тверднення також необхщно вщзначити збiльшення мщ-ностi, але бiльш iнтенсивно вона зростае у складах з комплексними добавками. Через мюяць тверднення еталонний зразок бетону досягнув на стиск
40.1 МПа, що вщповщае марщ бетону М400 або класу бетону В30. Викорис-тання добавки Sika Visco Crete (1,0 0%) в комплекс з добавкою Sika Mix Plus (0,1 % маси цементу) дае змогу досягнути у вщ1 28 д1б 52,4 МПа (на портландцемент ПЦ I 500), що вщповщае класу бетону В40. Мехашзм ди пластифжа-торiв (Sika Visco Crete + Sika Mix Plus) на основi полжарбоксила^в, на вщмь ну вiд вiдомих суперпластифiкаторiв, досягаеться внаслщок стеричного ефек-ту, а довп ланцюги полiмерiв перешкоджають зближенню цементних зерен.
Внаслiдок здiйснених експерименпв встановлено, що бетони, у яких як в,язiвник використано iнший тип портландцементу (ПЦ II/А-Ш 500), показали дещо нижчi результати за мщшстю (табл. 1). Так, бетон без добавок на другу добу тверднення набирае 6,5 МПа, через три доби - 9,1 МПа, через шм д1б -
14.2 МПа, а на 28-му добу досягае лише 30,0 МПа, що вщповщае марщ бетону М250 (клас бетону В20). Введення добавки модиф^ючо! ди в комплекс з по-в^озахоплюючою шдвишуе мiцнiсть бетону не ютотно, особливо в раннiй термiн тверднення (табл. 1). У вщ1 три доби мщшсть на стиск бетошв з добавками становить вщ 14,3 МПа до 19,2 МПа, що на 5,2-10,2 МПа бшьше вщ ета-лонного зразка. Через шм д1б тверднення мiцнiсть бетону зростае незначно. У мюячному вщ1 тверднення бетон з комплексними добавками досягнув 34,1 МПа (склад №6); 38,9 МПа (склад №7) i 40,6 МПа (склад №8). Лише ос-таннш склад бетону вщповщае класу за мщшстю, який становить В30.
Таким чином, марочна мщшсть бетону з комплексними добавками мо-дифжуючо! ди на ПЦ I 500 перевищуе мщшсть бетону на ПЦ II/А-Ш 500 на
25-29 %. Отже, у проведених дослщженнях вид портландцементу виявився визначальним фактором мщносл бетошв. Мiцнiсть бетону та його структуры особливостi iстотно впливають на експлуатацшш властивостi дослiджуваних бетонiв, а одночасно i на його довговiчнiсть. Усi властивостi бетонiв ми вив-чали на зразках бетону марочно! мiцностi, тобто пiсля тверднення у вологих умовах протягом 28 дiб. Результати визначення експлуатацшних властивос-тей бетошв на рiзних видах портландцеменпв наведено в табл. 2.
Табл. 2. Експлуатацшш властивостi цементобетону з комплексними добавками (нитрата цементу М 500-400 кг/м3, добавка Sika Mix Plus - 0,1 %)
£ Вид портландцементу Кшьшсть добавки, % ма-си цементу Густина бетону (р^ет), кг/м Мщшсть бетону, МПа, через 28 д1б Сти рання
втрата маси, г/см гли-бина, мм
Sika Visco Crete стиск розтяг при вигит
1 ПЦ I 500 - 2372 40,1 6,14 0,86 4,0
2 0,2 2364 42,6 - - -
3 0,6 2330 47,5 8,03 0,60 3,1
4 1,0 2300 52,4 8,72 0,51 2,5
5 ПЦ II/А-Ш 500 - 2210 30,0 3,71 1,38 8,2
6 0,2 2205 34,1 - - -
7 0,6 2192 38,9 4,98 1,12 6,0
8 1,0 2180 40,6 5,67 1,04 5,5
З даних табл. 2 видно, що густина цементобетону залежить вщ мше-рального складу портландцементу. Бшьшими е показники густини на ПЦ I 500, оскшьки цей цемент належить до бездобавкових i мае вишу тонину роз-мелення. Густина бетону також зменшуеться iз збiльшенням кшькосл комплексно! добавки. Так, рбет становить 2205- 2364 кг/м за 0,2-1,0 % добавки Sika Visco Crete в комплекс з 0,1 % добавки Sika Mix Plus, що пояснюеться зменшенням кшькосп води в складi бетону.
Аналiз умов роботи цементобетону в дорожшх i аеродромних покрит-тях свiдчить, що його основною розрахунковою мiцнiсною характеристикою е мщшсть на розтяг при згиш [1]. Випробування бетону еталонного зразка (табл. 2, склад № 1) показали, що мщшсть на розтяг при вигиш становить 6,14 МПа, а з комплексною добавкою - 8,72 МПа (склад № 4), що набли-жаеться до марки бетону по мщност В45. Використання в бетош портландцементу ПЦ II/А-Ш 500 дае змогу досягнути мщшсть на розтяг при вигиш еталонного зразка - 3,71 МПа (склад № 5). У разi введення комплексно! добавки (склад № 7 i 8) його мщшсть при згиш зростае в 1,3-1,5 раза i досягае 4,98-5,67 МПа.
Довговiчнiсть дорожнього бетону визначаеться не тшьки стшюстю до ди навантажень, але i покращеними експлуатацшними показниками, одним iз яких е стшюсть до ди абразивного зношування. У процес проведення досль джень вивчено питання зношування дорожнього бетону шд час розроблення його нових рiзновидiв i комплексного ощнювання його довговiчностi, особливо поверхневого шару. Експериментально шдтверджено (табл. 2), що сти-рання бетонiв вщбуваеться переважно внаслiдок руйнування цементного ка-
меню у мiжзерновому npocTopi. CTyniHb зношування бетону на ПЦ I 500 з мщшстю на розтяг при вигиш 6,14 МПа i при стиску 40,1 МПа становить: втрата маси - 0,86 г/см на глибину 4,0 мм. Комплексна модифжуюча добавка в кшькосл (склад № 4, табл. 2) знижуе стирання цементобетону. Так, втрата маси при цьому становить 0,51 г/см2, а глибина стирання - 2,5 мм. Тобто зас-тосування дорожшх бетошв з модифжованою макроструктурою забезпечуе 1х високу зносостшюсть. Для еталонного зразка цементобетону (склад № 5) втрата маси бетону на ПЦ II/А-Ш 500 становить 1,38 г/см , а глибина стиран-ня 8,2 мм; з комплексною добавкою (склад № 8) - 1,04 г/см i 5,5 мм вщповщ-но, що корелюеться з результатами по мщност бетону.
Висновок. Проведет дослщження показали, що використання ком-плексних добавок модифжуючо! ди дае змогу отримати цементобетони для дорожшх покрить, зокрема для злггно-посадкових смуг i вертолггних майдан-чикiв. Довговiчнiсть бетону характеризуеться високими показниками мщнос-т та покращеними експлуатацiйними властивостями на розтяг при вигиш та стиранш.
Лггература
1. Шейнин А.М. Цементобетон для дорожных и аэродромных покрытий / А.М. Шейнин. - М. : Изд-во "Слалом", 1991. - 150 с.
2. Чистяков В.В. Вплив комплексно! добавки на особливосп твердшня i властивосп цементобетону для покриття дор^ / В.В. Чистяков, А.Г. Шургал, Н.П. Чиженко, В.П. Сербш, Я.О. Дулевич // Будiвельнi матерiали, вироби та санiтарна техшка. - 2011. - № 39. - С. 122-126.
3. Саницький М.А. Модифшатори ново! генераци для бетошв / М.А. Саницький, О.Р. Позняк, У.Д. Марущак, М.М. Чемерис та ш. // Буд1вельш матер1али, вироби та саштарна техшка. - 2006. - № 1. - С. 5-7.
4. Саницький М.А. Високофункцюнальш бетони на основ1 модифшатор1в ново! генераци / М.А. Саницький, О.Р. Позняк, I.I. Юракевич // Вюник Нацюнального ушверситету "Льв1вська полггехшка". - Сер.: Теор1я i практика буд1вництва. - 2008. - № 627. - С. 191-197.
5. Саницький М.А. Концепщя застосування модифiкаторiв для пiдвищення якостi та довговiчностi залiзобетону / М.А. Саницький, У.Д. Марущак, О.Т. Мазурак // Будiвельнi конструкци : Мiжвiдомч. наук.-техн. зб. - К. : Вид-во НД1БК - 2003. - Вип. 59. - С. 448-455.
6. Синякин А.Г. Добавки Sika для модификации рядовых и специальных бетонов. -Макеевка, 2008. - 250 с.
Шевчук Г.Я., Топилко Н.И., Гнип О.П., Омельчук О.В. Цементобетоны с комплексными добавками для дорожного покрытия
Получены цементобетоны с комплексными добавками модифицирующей действия для дорожных покрытий. Исследована их прочность и изучены эксплуатационные показатели в дорожном и аэродромном строительстве.
Shevchuk G.Ya., Topylko N.I., Gnyp O.P., Omelchuk O.V. Сешеп^Ье-tons with complex additions for road covering
To receive cementobetons with complex additions modification action for road coverings. Research influence their strength and to study exploitation indicates in road and airfield building. _
